第五章神经元编码与整合作用

感受野具有两个特性: 感受野具有两个特性: 在感觉系统中, 1、 在感觉系统中,因会聚作用的程度的不同而具有 不同的特点;会聚程度小,有利于提高空间分辨能力。 不同的特点;会聚程度小,有利于提高空间分辨能力。会 聚程度大,有利于弱信号的总和,获得高的灵敏度。 聚程度大,有利于弱信号的总和,获得高的灵敏度。 在感觉系统中,普遍存在侧抑制的现象, 2 、在感觉系统中,普遍存在侧抑制的现象,使感受野 变得复杂。 变得复杂。
弥散定位-------是那些没有局部解剖基础的定 3 、弥散定位----是那些没有局部解剖基础的定 而且也不受感觉的任何特性影响,而且无序; 位;而且也不受感觉的任何特性影响,而且无序; 如不同的气味定位于嗅球的特殊位置, 如不同的气味定位于嗅球的特殊位置,但不以任 何有序方式定位。 何有序方式定位。
第三节 刺激定位
一 、感受野 受刺激时, 受刺激时,引起神经元反应的感觉表面区域称细胞的 感受野; 感受野;一个神经元的感受野是受刺激时引起该神经元放 电速率变化的感受区; 电速率变化的感受区;感受野的大小取决于神经元所支配 感受器的分布; 感受器的分布;感受野的特性说明感觉系统存在的信息处 理。
二、局部定位 在大多数的感觉通路中, 在大多数的感觉通路中,一级传入纤维以极其严格有序 的方式与高位中枢的神经元产生联系; 的方式与高位中枢的神经元产生联系;其结果是保留了最 为紧邻的关系,因此,有关刺激位置的信息不会丧失在通路。 为紧邻的关系,因此,有关刺激位置的信息不会丧失在通路。 由于感受野有序排列,在脑结构中,如丘脑和大脑皮质产 由于感受野有序排列,在脑结构中, 生了有序,有方向的感觉定位。 生了有序,有方向的感觉定位。这些感觉定位就是感觉区 域的感受特性的代表。 域的感受特性的代表。
Hale Waihona Puke Baidu
专一线路介导的感觉涉及激动一群传入神经。 专一线路介导的感觉涉及激动一群传入神经。群体 编码产生感觉强度 感觉强度。 编码产生感觉强度。 但也有许多可感知的感觉并不对应于它所激动的专 一线路所产生的感觉, 一线路所产生的感觉,这种复合感觉是因为一种刺激激 动了数种类型的感受器;通过这种方式, 动了数种类型的感受器;通过这种方式,可以丰富特殊体 验的感觉。 如质地等) 验的感觉。(如质地等)
二、刺激强度编码 刺激强度与反应呈简单的线性关系 -----皮肤温度感受器; -----皮肤温度感受器; 皮肤温度感受器 刺激强度的对数与反应呈线性关系 -----皮肤机械感受器;视网膜感光细胞等;可以编码强 -----皮肤机械感受器;视网膜感光细胞等; 皮肤机械感受器 度幅度变化大的刺激,但对于高强度的刺激, 度幅度变化大的刺激,但对于高强度的刺激,鉴别刺激强 度变化的能力差; 度变化的能力差;
斑点定位-------斑点状定位图象由数个领域组 2 、斑点定位----斑点状定位图象由数个领域组 成,每个领域内能准确地代表躯体;邻近领域的定 每个领域内能准确地代表躯体; 位区域解剖学上并不邻近或无定向的( 位区域解剖学上并不邻近或无定向的(又称零散 躯体定位);如小脑运动定位。 );如小脑运动定位 躯体定位);如小脑运动定位。
二、空间和时间总和 一个神经元上可以形成成千上万个突触, 一个神经元上可以形成成千上万个突触,有兴奋性 的,也有抑制性的;任一时间内,一部分突触激活,或产生 也有抑制性的;任一时间内,一部分突触激活, EPSP,或产生IPSP,这种分级突触电位的特殊性是能够 EPSP,或产生IPSP, IPSP 总和和叠加.如果产生足够数目的EPSP,总和后轴丘膜 总和和叠加.如果产生足够数目的EPSP,总和后轴丘膜 EPSP, 电位达到阈电位便可触发动作电位; 电位达到阈电位便可触发动作电位;
第五节 神经整合作用
一、电紧张电位 突触电位的跨膜被动扩布随着与突出 电位产生部位的距离和时间而衰减---电紧张电位; 电位产生部位的距离和时间而衰减---电紧张电位;在神经细 ---电紧张电位 胞膜上产生的绝大多数突触电位均低于阈电位,只能以电 胞膜上产生的绝大多数突触电位均低于阈电位, 紧张的形式被动扩布。 紧张的形式被动扩布。 沿着有髓轴突任何一点或有髓轴突郎飞节区的电压依 从性通道开放,可主动产生再生性动作电位; 从性通道开放,可主动产生再生性动作电位;动作电位在同 一神经纤维上传导时,电位大小不变; 一神经纤维上传导时,电位大小不变;
二、误差保护(比其他任何形式的信号更准确) 误差保护(比其他任何形式的信号更准确) 数字信号模态 1、动作电位的”全或无”二元数字信号模态。 动作电位的”全或无”二元数字信号模态。 2 、平均放电频率不会因偶然的假性出现或假性缺乏 而改变的调频作用。 而改变的调频作用。 调频作用 神经元的群体协调作用, 群体协调作用 3 、神经元的群体协调作用,不会因少数神经元而导致 信息发生性质的变化。 信息发生性质的变化。
体表感受器 深部内感受器 内脏
感受器按刺激性质分类
感受器 光感受器 机械感受器 温度感受器 化学感受器 刺激 光 机械力 热 感觉 视觉 平衡,触 本体 本体,内脏牵拉 听,平衡 触,本体 内脏牵拉 平衡 温度
化学物质 嗅,味 味
按感觉性质分类
器官 视网膜 耳蜗 嗅上皮细胞 舌上皮细胞 内耳前庭 肌肉关节机械感受器 内脏机械感受器 皮肤机械感受器 皮肤温觉感受器 皮肤冷觉感受器 伤害感受器 皮肤痒感受器 模态(Modality) 模态 视觉 听觉 嗅觉 味觉 平衡觉 本体觉 内脏牵拉觉 触觉 温 冷 痛 痒 亚模态(submodality) 亚模态 灰暗光, 灰暗光 颜色 音调 无一致的一级性质 酸甜苦咸
第二节
信息编码
一、静态与动态编码 强度由神经元平均放电频率编码---调频方式。 强度由神经元平均放电频率编码---调频方式。 ---调频方式 一般而言, 一般而言,感觉传入神经元的特性可依据感受器的 性质分为两类: 性质分为两类:
慢适应感受器对变化的刺激产生反应 对变化的刺激产生反应; 1 、慢适应感受器对变化的刺激产生反应;放电频率与刺 激强度有关;对恒强刺激表现为静态反应。 激强度有关;对恒强刺激表现为静态反应。 静态反应 快适应感受器对恒强刺激只产生短暂的反应 对恒强刺激只产生短暂的反应; 2 、快适应感受器对恒强刺激只产生短暂的反应;很快不 敏感或适应;对刺激的强度变化反应最佳;表现为动态反 敏感或适应;对刺激的强度变化反应最佳;表现为动态反 应。
三 感觉模态 模态----一组由独特感受器感知的,性质类似的一种感 模态----一组由独特感受器感知的, ----一组由独特感受器感知的 觉。 感觉模态的种类很多,感受器的结构各异,但其运转机 感觉模态的种类很多,感受器的结构各异, 制有某些共同的原理;如用外科方法再造传导通路, 制有某些共同的原理;如用外科方法再造传导通路,使视 觉传入纤维投向听皮质后,动物出现光信号输入的行为表 觉传入纤维投向听皮质后, 现,而不是声音信号输入的表现.这提示刺激性质取决于 而不是声音信号输入的表现. 感觉器官,而感觉皮质可以看成是一个普通而多用途的机 感觉器官, 器。
轻触,压 振动 轻触 压,振动
二、专一线路 接受单独一类感受器传入信号的神经通路称为专一 神经通路称为 接受单独一类感受器传入信号的神经通路称为专一 线路. 线路. 专一线路的感受器受到刺激时,可产生易确定的感觉 专一线路的感受器受到刺激时,可产生易确定的感觉 类型. 类型. 受体类型与刺激性质之间的对应使感受器只能对一 种特殊类型的刺激产生反应; 种特殊类型的刺激产生反应;
(1)时间总和 (1)时间总和 发生在不同时间内的突触后电位的总和称为时间总和。 发生在不同时间内的突触后电位的总和称为时间总和。 如果一个传入神经元连续而快速发放一系列动作电位, 如果一个传入神经元连续而快速发放一系列动作电位,在 突触后细胞上最早产生的突触电位在后续电位到达前还 没有消失,因此,后续的突触电位在时间上总和。 没有消失,因此,后续的突触电位在时间上总和。 (2) 空间总和 发生在神经元表面不同位点的突触后电位的总和称为 空间总和。 空间总和。
第五章
神经元编码整合作用
第一节 神经元表达的信息
信息编码(神经元依两个特性编码信息) 一 、信息编码(神经元依两个特性编码信息): 放电频率---编码强度以及时间 强度变化的内容 ---编码强度以及时间变化的内容。 1 、放电频率---编码强度以及时间-强度变化的内容。2、 投射部位---编码信息的空间位置,性质特征等内容。 投射部位---编码信息的空间位置,性质特征等内容。 ---编码信息的空间位置
轴丘是发放动作电位的关键部位, 轴丘是发放动作电位的关键部位,因为轴丘有最高密 是发放动作电位的关键部位 度的电压依赖性钠通道,且阈值很低。 度的电压依赖性钠通道,且阈值很低。 如果任一瞬时没有足够数目的兴奋性突触被激活或 高水平的兴奋性突触输入被抑制性突触后电位抵消部 分后,轴丘处的膜电位达不到阈电位,细胞将不兴奋。 分后,轴丘处的膜电位达不到阈电位,细胞将不兴奋。
感受器将各种类型的(各种能量形式) 感受器将各种类型的(各种能量形式)刺激转化 为神经信号经过传入神经传送到中枢神经系统, 为神经信号经过传入神经传送到中枢神经系统,经过 中枢神经系统的整合后,再通过传出神经将信号传到 中枢神经系统的整合后, 相关的效应器,以调节机体的活动; 相关的效应器,以调节机体的活动;
感受器按位置分类
部位 外感受器 特殊感受器 感受器/感觉器官 感受器 感觉器官 视网膜 蜗管 嗅上皮细胞 味觉上皮细胞 内耳前庭 皮肤机械温度伤害感受器 肌肉/关节机械感受器 肌肉 关节机械感受器 内脏机械感受器 感觉 视觉 听觉 嗅觉 味觉 平衡觉 温度,痛觉 触,温度 痛觉 温度 身体位置和运动 内脏感觉
第四节
刺激性质
一、感受器与感觉器官 感受器: 感受器:体表和组织内部存在的一些专一感受机体内 外环境变化的结构和装置; 外环境变化的结构和装置; 感觉器官:感受器连同附属结构组成; 感觉器官:感受器连同附属结构组成;附属结构的作用 是接受刺激并使之有效地传给感受器; 是接受刺激并使之有效地传给感受器;
局部定位有3 局部定位有3类: 离散定位----如躯体定位和视网膜定位, ----如躯体定位和视网膜定位 1、离散定位----如躯体定位和视网膜定位,是感 觉表面在解剖上的精确表达, 觉表面在解剖上的精确表达,虽然代表区的大小 与代表的比例不一定成比例关系, 与代表的比例不一定成比例关系,但依然能完整 地代表感觉表面区;如体表感觉,视觉。 地代表感觉表面区;如体表感觉,视觉。